(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの機械工具（１２）を監視するための方法に関し、この方法は、（ａ）機械工具（１２）上で実行される生産プロセスを特徴付ける時間依存型の測定データ（Ｍｉ）をリアルタイムに検出すること、（ｂ）測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））が取得されるように、それぞれの測定データ（Ｍｉ）が検出された時間（ｔｊ）をエンコードするタイムスタンプと共に測定データ（Ｍｉ）を提供すること、（ｃ）リアルタイム非対応のデータバス（２６）を介して評価ユニット（２８）に測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））を送信すること、（ｄ）評価ユニットを用いて測定結果から少なくとも１つのコマンド（Ｂ）を算出すること、（ｅ）データバス（２６）を介して少なくとも１つのコマンド（Ｂ）を送信すること、及び（ｆ）コマンド（Ｂ）を含むプログラムを用いてリアルタイムに生産プロセスを監視すること、というステップを備える。【選択図】図１
2019526856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの機械工具（１２）を監視するための方法であって、
（ａ）前記機械工具（１２）上で実行される生産プロセスを特徴付ける時間依存型の測定データ（Ｍｉ）のリアルタイム検出、
（ｂ）測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））が取得されるように、それぞれの測定データ（Ｍｉ）が検出された時間（ｔｊ）をエンコードするタイムスタンプ付きでの前記測定データ（Ｍｉ）の提供、
（ｃ）リアルタイム非対応のデータバス（２６）による評価ユニット（２８）への前記測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））の送信、
（ｄ）前記評価ユニットを用いた前記測定結果からの少なくとも１つのコマンド（Ｂ）の算出、
（ｅ）前記データバス（２６）を介した前記少なくとも１つのコマンド（Ｂ）の送信、及び
（ｆ）前記コマンド（Ｂ）を含むプログラムを用いたリアルタイムでの前記生産プロセスの監視
というステップを特徴とする、方法。
【請求項２】
（ａ）機械工具監視デバイス（１４）を用いた前記データバス（２６）の反応時間の決定、及び
（ｂ）前記反応時間（τ）が事前設定されている反応時間閾値（τｓ）を超える場合の、生産プログラムが前記機械工具（１２）上で実行される速度をエンコードする処理速度値（Ａ）の最大処理速度値（Ａｍａｘ）への制限
というステップによって特徴付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信されたコマンドを含む前記プログラムが、前記コマンド（Ｂ）が算出されたことから前記測定データが検出された間、前記生産プロセスを監視するために使用される、という事実によって特徴付けられる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記評価ユニットへの前記測定結果の前記送信から、前記データバス（２６）を介して送信される前記コマンド（Ｂ）の受信までの最大応答時間が好ましくはせいぜい１秒である、という事実によって特徴付けられる、請求項１乃至３のうちの一項に記載の方法。
【請求項５】
測定データ（Ｍｉ０）の前記検出から、前記データバス（２６）を介して送信された前記コマンド（Ｂ）の受信までの処理時間が、最大６０秒、特に最大１０秒、であり、ここにおいて、このコマンドは前記測定データ（Ｍｉ０）を使用して算出されたものである、という事実によって特徴付けられる、請求項１乃至４のうちの一項に記載の方法。
【請求項６】
前記コマンドが、条件コマンド（Ｂ）であり、前記コマンド（Ｂ）が、いつ／どの程度の処理速度値（Ａ）が調整されるべきかをエンコードする、という事実によって特徴付けられ、ここにおいて、前記処理速度値（Ａ）は、生産プログラムが前記機械工具（１２）上で実行される速度をエンコードし、前記コマンドは、機械パラメータ、特に駆動トルク（ＭＡ）、の前記処理速度値（Ａ）の一回の調整の依存性を説明する少なくとも１つのパラメータ（ａ）をエンコードする、請求項１乃至５のうちの一項に記載の方法。
【請求項７】
前記コマンドは、条件コマンド（Ｂ）であり、プロセス力を説明するプロセスパラメータが、前記コマンドにおいてエンコードされるプロセスパラメータ最大値を超える場合、前記生産プロセスが停止するようにエンコードする、という事実によって特徴付けられる、請求項１乃至６のうちの一項に記載の方法。
【請求項８】
前記コマンドは、条件コマンド（Ｂ）であり、前記機械工具（１２）のスピンドルのスピンドルトルクを説明するスピンドルパラメータが、前記コマンドにおいてエンコードされる最大値を超える場合、前記生産プロセスが停止するようにエンコードする、という事実によって特徴付けられる、請求項１乃至７のうちの一項に記載の方法。
【請求項９】
前記コマンドは、条件コマンド（Ｂ）であり、前記スピンドルパラメータが、所定の期間の間、前記コマンドにおいてエンコードされる最小値に到達しない場合、前記生産プロセスが停止するようにエンコードする、という事実によって特徴付けられる、請求項１乃至８のうちの一項に記載の方法。
【請求項１０】
−少なくとも２つの、特に少なくとも４つの、機械工具監視デバイス（１４．１，１４．２）が、前記データバス（２６）を介して前記評価ユニット（２８）に接続されている、
−各機械工具監視デバイス（１４．１，１４．２）が、機械工具（１２）の時間依存型の測定データ（Ｍｉ）を検出する、及び
−前記評価ユニット（２８）が、それぞれの前記測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））から、全ての機械工具監視デバイス（１４．１，１４．２）についてのコマンドを算出する、
という事実によって特徴付けられる、請求項１乃至９のうちの一項に記載の方法。
【請求項１１】
生産システム（１０）であって、
（ｉ）第１の機械工具（１２．１）と、
これは、第１のリアルタイム対応の機械コントローラ（１８．１）を備える、
（ｉｉ）少なくとも第２の機械工具（１２．２）と、
これは、第２のリアルタイム対応の機械コントローラ（１８．２）を備える、
（ｉｉｉ）評価ユニット（２８）と、
（ｉｖ）前記第１の機械工具（１２．１）及び前記少なくとも１つの第２の機械工具（１２．２）を前記評価ユニット（２８）に接続するリアルタイム非対応のデータバス（２６）と
を有し、
（ｖ）ここにおいて、前記機械工具（１２．１，１２．２）は、自動的に、
（ａ）前記機械工具（１２）上で実行される生産プロセスを特徴付ける時間依存型の測定データ（Ｍ）を検出することと、
（ｂ）測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））が取得されるように、それぞれの測定データが検出された時間（ｔｊ）をエンコードするタイムスタンプと共に前記測定データ（Ｍｉ）を提供することと、
（ｃ）前記データバス（２６）を介して前記評価ユニット（２８）に前記測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））を送信することと
を行うために設置されており、
（ｖｉ）前記評価ユニット（２８）は、自動的に、
（ａ）それぞれの前記測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））から前記機械工具についての少なくとも１つのコマンド（Ｂ）を算出することと、
（ｂ）前記データバス（２６）を介して前記機械工具（１２．１，１２．２）に前記少なくとも１つのコマンド（Ｂ）を送信することと
を行うために設置されており、
（ｖｉｉ）前記機械工具（１２．１，１２．２）は、自動的に、
（ａ）前記評価ユニット（２８）から前記少なくとも１つのコマンド（Ｂ）を受信することと、
（ｂ）前記コマンドを含むプログラムを用いて前記生産プロセスを監視することと
を行うために設置されており、
以下の事実によって特徴付けられる、
（ｖｉｉｉ）前記機械工具（１２．１，１２．２）が、自動的に、
（ｃ）前記データバス（２６）の反応時間（τ）を決定することと、
（ｄ）前記反応時間（τ）が、事前設定されている反応時間閾値（τｓ）を超える場合、処理速度値（Ａ）を最大処理速度値（Ａｍａｘ）に制限することと
を行うために設置されている、
生産システム（１０）。
【請求項１２】
（ｉ）第１の機械コントローラ（１８．１）、特に第１の操作パネルコンピュータ、に接続されている第１のリアルタイム非対応の機械工具監視デバイス（１４．１）、
（ｉｉ）第２の機械コントローラ（１８．２）、特に第２の操作パネルコンピュータ、に接続されている第２のリアルタイム非対応の機械工具監視デバイス（１４．２）
（ｉｉｉ）ここにおいて、前記機械工具監視デバイス（１４．１）は、自動的に
（ａ）前記第１の機械コントローラからのタイムスタンプ及び測定データから測定結果を検出することと、
（ｂ）前記測定結果を前記評価ユニットに送信することと、
（ｃ）前記評価ユニットから前記少なくとも１つのコマンドを受信することと、
（ｄ）前記機械コントローラ（１８）に前記少なくとも１つのコマンドを送信することと
を行うために設置されている、
によって特徴付けられる、請求項１１に記載の生産システム（１０）。
【請求項１３】
（ｉ）前記第１の機械コントローラ（１８．１）は、自動的に、
（ａ）タイムスタンプ及び測定データから測定結果を特定することと、
（ｂ）前記測定結果を前記評価ユニットに送信することと、
（ｃ）前記評価ユニットから前記少なくとも１つのコマンドを受信することと、
（ｄ）前記コマンドを実行するプログラムを用いて前記第１の機械工具（１２．１）の前記生産プロセスを監視することと
を行うために設置されている、及び／又は
（ｉｉ）前記第１の機械コントローラ（１８．１）は、自動的に、
（ａ）タイムスタンプ及び測定データから測定結果を特定することと、
（ｂ）前記測定結果を前記評価ユニットに送信することと、
（ｃ）前記評価ユニットから前記少なくとも１つの第２のコマンドを受信することと
（ｄ）前記第２のコマンドを実行するプログラムを用いて前記第２の機械工具（１２．２）の前記生産プロセスを監視することと
を行うために設置されている、
という事実によって特徴付けられる、請求項１１又は１２に記載の生産システム（１０）。
【請求項１４】
機械工具監視デバイス（１４）であって、
（ａ）機械工具（１２）のリアルタイム対応の機械コントローラ（１８）に接続するための第１のインターフェース（３２）と、
（ｂ）評価ユニット（２８）に接続するためのリアルタイム非対応のデータバス（２６）のための第２のインターフェース（３４）と
を有し、
（ｃ）ここにおいて、前記機械工具監視デバイス（１４）は、
（ｉ）前記機械コントローラ（１８）からの時間依存型の測定データ（Ｍ）の検出、ここで、前記測定データは、前記機械工具（１２）上で実行される生産プロセスを特徴付ける、
（ｉｉ）測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））が取得されるように、それぞれの測定データが検出された時間（ｔｊ）をエンコードするタイムスタンプ付きでの前記測定データ（Ｍｉ）の提供、
（ｉｉｉ）前記データバス（２６）を介した前記評価ユニット（２８）への前記測定結果（Ｍｉ（ｔｊ））の送信、
（ｉｖ）前記評価ユニット（２８）からの前記少なくとも１つのコマンド（Ｂ）の受信、
（ｖ）前記コマンド（Ｂ）を含むプログラムを用いた前記生産プロセスの監視、
（ｖｉ）前記データバス（２６）の反応時間（τ）の決定、及び、
（ｖｉｉ）前記反応時間（τ）が、事前設定されている反応時間閾値（τｓ）を超える場合の、
最大処理速度値（Ａｍａｘ）への処理速度値（Ａ）の制限
というステップを特徴とする方法を自動的に実行するように構成される、
機械工具監視デバイス（１４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの機械工具を監視するための方法に関する。第２の態様によれば、本発明は、生産システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械工具の監視は一般的に行われている。監視することは、生産時間を低減するのに役立ち得る。このために、機械コントローラ又は独立した機械工具監視デバイスは、記録された測定データに基づいて生産プログラムの最適な処理速度を連続して調整するようにプログラミングされ得る。例えば、工具が不正確に交換されたことによる、潜在的な工具破壊又は機械工具の過負担についての機械工具の監視も一般的に行われている。
【０００３】
この種類の監視プロセスは、タイムリーな介入を可能にするためにリアルタイムに行われる。これは、通信中、事前設定されている最大反応時間を超えないように、機械工具監視デバイスが機械工具の機械コントローラ又はセンサと通信すること、を意味する。
【０００４】
既知の機械監視デバイスの欠点は、メンテナンスと設置にかなりの努力が必要なことである。
【０００５】
独国特許出願公開第１０ ２００９ ０２４ １０１号明細書には、リアルタイムに収集されたデータをアクションメモリに保存する機械工具用の監視システムが説明されている。データ処理システムは、このアクションメモリにアクセスし、このデータ処理システムは、データを使用して機械工具の状態を決定する。これは、事故を認識すること及び早期のメンテナンスによりそれらの影響を制限することを可能にする。そのようなシステムの欠点は、機械工具の生産性を間接的にしか増やすことができないことである。
【０００６】
Ｄ２独国特許出願公開第１０ ２００７ ０４８ ９６１号明細書には、処理する間、機械加工ヘッドにかかる力がリアルタイムに記録及び分析される、被加工物を処理するための方法が説明されている。この分析の結果は、処理手順の規則を調整するために使用される。この種類のシステムは、本願の導入部において説明されており、機械工具自体がかなりの計算能力を有することを必要とする。
【０００７】
独国特許出願公開第１０１ ５２ ７６５号明細書には、機械工具が、リアルタイムに収集されたデータを、このデータを評価し、機械関連データ又はサービスを生成する中央コンピュータに送ることが説明されている。例えば、プロセス変数の制限が監視及び査定される。これは、ボールバーテストからのデータが、中央コンピュータ上での機械工具の処理精度を決定するために使用可能であることを意味する。必要であれば、プロセスが停止される。
【０００８】
欧米特許出願公開第２ ７９３ ０８８号明細書は、機械工具のプロセスパラメータが測定され、ターゲット信号に対する差分が記憶されることを教示している。この差分は、外部のコンピュータで評価されることができる。これにより、機械工具の遠隔メンテナンスが可能になる。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、先行技術の欠点を低減することを目的とする。
【００１０】
本発明は、請求項１に記載の特徴を有する方法を用いて問題を解決する。
【００１１】
第２の態様によれば、本発明は、生産システムを用いて問題を解決し、この生産システムは、（ｉ）第１のリアルタイム非対応の機械コントローラを備える第１の機械工具と、（ｉｉ）第２のリアルタイム非対応の機械コントローラを備える少なくとも１つの第２の機械工具と、（ｉｉｉ）評価ユニットと、（ｉｖ）第１の機械工具及び少なくとも１つの第２の機械工具を評価ユニットに接続するリアルタイム非対応のデータバスとを有し、ここにおいて、（ｖ）機械工具は、自動的に、（ａ）機械工具上で実行される生産プロセスを特徴付ける時間依存型の測定データを検出することと、（ｂ）測定結果が取得されるように、それぞれの測定データが検出された時間をエンコードするタイムスタンプと共に測定データを提供することと、（ｃ）データバスを介して評価ユニットに測定結果を送信することとを行うようにセットアップされ、（ｖｉ）評価ユニットは、自動的に、（ａ）それぞれの測定結果から機械工具についての少なくとも１つのコマンドを算出することと、（ｂ）データバスを介して機械工具に少なくとも１つのコマンドを送信することとを行うように構成され、（ｉｉ）機械工具は、自動的に、（ａ）評価ユニットから少なくとも１つのコマンドを受信することと、（ｂ）このコマンドを含むプログラムを用いて生産プロセスを監視することとを行うように構成される。機械工具は、好ましくは、自動的に、（ｃ）データバスの反応時間を決定することと、（ｄ）反応時間が、事前設定されている反応時間閾値を超える場合、処理速度値を最大処理速度値に制限することとを行うように構成される。
【００１２】
本発明の利点は、機械工具のハードウェア要件がより小さいことである。評価が中心的に行われないと仮定すると、機械工具は、測定データを検出することと、それをタイムスタンプと共に提供することと、監視プログラムを実行することとを行う能力があるだけでよい。
【００１３】
とりわけ、評価に使用されるプログラムの調整が、１つのコンピュータ、すなわち評価ユニット、上でのみ実施されなければならないことは有利である。例えば、生産速度を上げる必要がある場合、全ての生産プログラムの処理速度が中心的に上げられるように、対応する監視プログラムを調整することで、これは容易に行われる。これは工具摩耗の増加を引き起こすが、この態様は、それ程重要視されないであろう。他方で、工場設備の設備稼働率が低い場合、工具摩耗を低減するために全ての又はいくつかの機械工具の生産速度を急速に低減することができ、それによって、生産コストを節約する。
【００１４】
リアルタイム対応のバスシステムを必要とすることなく、２つ以上の機械工具を監視することができることは有益である。本発明は、リアルタイムに生成されるコマンドが存在しない場合に、機械工具監視デバイスが、事前設定されているプログラムに干渉しないように又は製造誤差が大部分除外される限りでのみ干渉するように、機械工具監視デバイス上で実行するプログラムが設計されるという保証がある限り、測定データをリアルタイムに処理することは好ましいが必須でなないという知識に基づく。リアルタイム非対応のデータバスを用いる場合でさえも、コマンドがリアルタイム対応のデータバスを介して到達する時間とコマンドがリアルタイム非対応のデータバスを介して実際に到達する時間との間の最大遅延時間が、機械工具を危険にさらすこと（compromising）を大部分除外するのに十分に短いことも想定されることができる。
【００１５】
本説明の範囲内で、リアルタイム対応のデバイスは、事前設定されている結果が、所定の時間期間、すなわち反応時間、内に達成されることが保証されるように構成されているデバイスを意味すると理解されるべきである。特に、機械コントローラは、ＤＩＮ４４３００に従って、機械工具をリアルタイムに監視するように設計される。特に、反応時間は、それぞれの機械工具のせいぜい１つの両極間サイクル、せいぜい１つの位置コントローラサイクル、及び／又はせいぜい１つのＰＬＣサイクルの値を有する。反応時間は、好ましくは最大５０ミリ秒、とりわけ１０ミリ秒、である。
【００１６】
機械工具は、とりわけ切断機械工具又は金属形成機械工具を意味すると理解されるべきである。
【００１７】
タイムスタンプと共に測定データを提供するという原理は、特に、測定データが記録された時間又は機械が測定データによって説明される状態であった時間のいずれかが、個々の測定データ又は測定データのグループに割り振られることを意味すると理解されるべきである。測定データが、低減されたデータ、例えば１０ミリ秒の最大長を有する、例えば事前設定されている平均化期間にわたる移動平均、を指すことが可能である。時間は、リアルタイムを指し得る。代替的に、定められた時間が機械加工時間であることが可能である。
【００１８】
測定結果がリアルタイム非対応のデータバスを介して送信されるという特徴は、特に、測定結果が送信されるときに、データバスがリアルタイムモードで動作していないことを意味すると理解されるべきである。故に、理論上、データバスは一般にリアルタイムに動作可能であるが、測定結果は、リアルタイム非対応であり、及び／又は、リアルタイムに送信されないことが考えられ得る。換言すると、上述したように、事前設定されている反応時間が維持されることを保証することはできない。特に、データバスは、その構成の結果として、リアルタイム対応ではない。データバスは、好ましくは、その構成の結果として、最大１００ｍｓより短い反応時間が保証されないように構成される。
【００１９】
コマンドは、特に機械工具又は機械コントローラのための命令を意味すると理解されるべきである。このコマンドは、機械工具がどのように監視されるかをそれが決定するという点で命令である。このコマンドがどのようにエンコードされるかは関係ない。
【００２０】
存在する場合に、機械コントローラに及び／又は機械工具監視デバイスに記憶されている機械工具監視デバイスの予め定式化されている生コマンドと組み合わせて拡張され、完全なコマンドとなる１つのパラメータ又はパラメータのセットからコマンドが形成されることは可能であるが必須ではない。例えば、この種のパラメータは、Ｐ、ＰＩ、又はＰＩＤコントローラ、及び／又は、超えた時に機械工具のオーバライド値の低減をもたらす閾値を指し得る。オーバライド値は、処理速度値とも呼ばれ得、生産プログラムが実行されるべき速度を定義する。一般的に言えば、オーバライド値は、１００％に相当する基本処理速度の割合として与えられる。
【００２１】
測定データの検出は、機械コントローラの読取りを備え得る。代替的に又は追加的に、測定データの検出は、機械コントローラに接続されていない、少なくとも１つのセンサからのセンサデータの獲得を備え得る。このセンサは、例えば加速センサを指し、これは、例えば、機械工具の工具又は機械工具の工具筐体デバイス上に配置されており、この工具の加速度、とりわけ線形加速度、を測定する。
【００２２】
好ましい実施形態によれば、時間依存型の測定データの検出及びタイムスタンプ付きでの測定データの提供は、機械コントローラ、特にＮＣコントローラ又はＰＬＣコントローラ、を用いて行われる。機械コントローラは、この工具の位置決めを制御及び／又は規制する。機械工具の構成要素を移動させるための命令を含む少なくとも１つの生産プログラムが、１つの監視プログラムと同様に、被加工物を生産するために機械コントローラ上で実行されることが好ましい。監視プログラムは、生産プロセスを監視するためのコマンドを含む。１つの例は、独国特許出願公開第１０ ２００９ ０２５ １６７号明細書に含まれている。監視プログラム及び生産プログラムは、同時に、好ましくは同じプロセッサ上で、実行される。
【００２３】
測定結果は、好ましくは、機械工具監視デバイス、とりわけ操作パネルコンピュータ又は中央サーバ、によって評価ユニットに送信される。機械工具監視デバイスは、機械コントローラから独立しており、かつ、通信目的で機械コントローラに接続されているコンピューティングデバイスである。操作パネルコンピュータは、グラフィカルユーザインターフェースをスクリーン上に生成するためのコンピュータである。操作パネルコンピュータは、大半の機械工具に設けられている。
【００２４】
コマンドは、好ましくは条件コマンド、すなわち条件に依存してアクションを実行させるコマンド、である。例えば、コマンドは、少なくとも２つのパラメータからなるパラメータのセットを指し、ここにおいて、一方のパラメータは、閾値を与える。この閾値を超える場合又はそれに到達しない場合、オーバライド値は低減されるか又は上昇されるべきである。もう一方のパラメータは、閾値量からのズレに依存してオーバライド値が修正されるべき程度を示す。例えば、第１のパラメータは、ターゲットモータトルクＭＳｏｌｌ、又は、モータの電機子電流のような、このトルクを説明する値を示す。このターゲットモータトルクがｘ％超える場合、オーバライド値は、ａ・ｘ％ポイント、とりわけ１００％−ａｘ％、減少する。
【００２５】
このケースでは、パラメータＭＳｏｌｌ及び利得係数ａは、コマンドを表すパラメータのセットを形成する。機械コントローラ又は機械工具監視デバイスは、存在する場合、これらのパラメータを、生コマンドに挿入し、これは、実際のモータトルクＭＩｓｔが検出され、ターゲットモータトルクＭＳｏｌｌと比較されること、及び、上述したように、実際のモータトルクの上方へのズレがオーバライド値の低減をもたらすことを意味する。
【００２６】
次いで、コマンドは、いつ又はどの程度処理速度値が修正されるべきかをエンコードし、ここにおいて、処理速度値は、生産プログラムが機械工具上で実行される速度をエンコードする。
【００２７】
生産プロセスの監視は、好ましくは、工具破壊及び／又は工具摩耗の監視を備える。
【００２８】
好ましい方法は、とりわけ機械工具監視デバイスを用いた、データバスの反応時間の特定、及び、反応時間が事前設定されている反応時間閾値を超える場合の、最大処理速度値への処理速度値の制限というステップを備える。それ以外の場合、処理速度値は、制限されないであろう。反応時間は、例えば機械工具監視デバイスが応答要求（ピングコマンド）を、この要求にできる限り早く返答する評価ユニットに送信することで特定される。そして、反応時間は、応答要求の送信から返答の受信までに経過する時間の半分である。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、送信されたコマンドを含むプログラムは、このコマンドが算出された測定データがその間に検出された生産プロセスを監視するために使用される。換言すると、短期フィードバック効果は、獲得される測定データと、このデータから算出される少なくとも１つのコマンドとの間、すなわち生産プロセス中、に発生する。これまで、この種の短期応答は、リアルタイムシステムが、コマンドが過度に遅れて受信されないことを確実にする唯一の方法であったため、リアルタイムシステムでのみ達成されてきた。本発明は、とりわけ、遅延がない場合ほど生産性が高くないことが、遅延が招き得る唯一の否定的な結果であることが保証されている場合、そのような遅延が許容できるという知識に基づく。
【００３０】
短期反応時間を達成するために、測定データの検出から、データバスによって送信されるコマンドの受信までの処理時間は、最大６０秒、特に最大１０秒、であり、ここにおいて、このコマンドは測定データを使用して算出されたものである。当然ながら、データバスが機能しない場合、この時間を超える。しかしながら、このケースでは、円滑な動作中の処理時間が、例えばケースの９５％に維持されることが不可欠である。
【００３１】
評価ユニットへの測定結果の送信から、データバスによって送信されたコマンドの受信までの最大応答時間は、好ましくは３０秒、とりわけ最大１０秒、である。
【００３２】
評価ユニットへの測定結果の送信から、データバスによって送信されたコマンドの受信までの最大応答時間は、好ましくは１秒である。換言すると、必ずしもリアルタイムではないにしても、送信は迅速に行われる。
【００３３】
コマンドは、好ましくは条件コマンドであり、プロセス力（process force）を説明するプロセスパラメータが、コマンドにおいてエンコードされるプロセスパラメータ最大値を超える場合、処理速度が、とりわけゼロに（これにより生産プロセスが停止する）、低減されるようにエンコードする。例えば、機械工具が好ましくは少なくとも２つを有する機械軸に力が作用している場合、ここにおいて、この力は、プロセスパラメータを表し、プロセスパラメータ最大値より大きい、処理速度は、プロセスパラメータ最大値をもはや超えないところまで低減される。
【００３４】
コマンドは、好ましくは条件コマンドであり、機械工具のスピンドルのスピンドルトルクを説明するスピンドルパラメータが、コマンドにおいてエンコードされる最大値を超える場合に生産プロセスが停止するようにエンコードする。生産プロセスの監視は、好ましくは、機械工具の機械コントローラから測定データを読み取るステップを備える。スピンドルパラメータが最大値を超える場合、最大値をもはや超えないところまで生産プログラムの処理速度が低減されるべきであることを伝えるコマンドが機械コントローラに送られる。故に、評価ユニット及び機械コントローラは、それが最大値を下回る値に到達するまでスピンドルパラメータを規制するための制御ループの一部である。
【００３５】
処理速度の低減はまた、生産プログラムを停止すること、そしてそれによって生産プロセスを停止することを備え得る。これは、工具が過負担になるのを防ぐ。特に、処理速度の低減は、機械操作パネル上への対応する通知の表示を伴い得る。
【００３６】
例えば、スピンドルパラメータは、スピンドル中の電機子電流、スピンドルの消費電力、又はスピンドルトルク自体であり得る。
【００３７】
コマンドは、好ましくは条件コマンドであり、スピンドルパラメータが、事前設定されている時間期間の間に、コマンドにおいてエンコードされる最小値に到達しない場合に、生産プロセスが停止するようにエンコードする。コマンドが時間期間をエンコードし得るか、又は時間期間は、事前設定され得、例えば、機械工具監視デバイスに記憶され得る。事前設定されている時間期間の間に最小値に到達しない場合、これは、生産に使用される工具が破損していることを示す。
【００３８】
生産システムは、好ましくは、上述したステップを特徴とする方法を実行するように構成される。
【００３９】
方法は、好ましくは、評価ユニットを用いた測定データの視覚化を備える。
【００４０】
以下では、本発明は、添付の図面により、より詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明に係る方法を行うための、本発明に係る生産システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る方法の操作順序を描写する図である。
【図３】図３は、本発明に係る方法を行うための、本発明に係る生産システムの第２の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、第１の機械工具１２．１及び少なくとも１つの第２の機械工具１２．２並びに第１の操作パネルコンピュータの形式の第１の機械工具監視デバイス１４．１及び第２の操作パネルコンピュータの形式の第２の機械工具監視デバイス１４．２を有する、本発明に係る生産システム１０を示す。これら２つの機械工具監視デバイス１４は、それぞれのデータ接続１６．１，１６．２を介して、例えばケーブル及び／又はプラグ接続を用いて、それぞれの機械コントローラ１８．１又は１８．２に接続されている。
【００４３】
機械コントローラ１８．ｉ（ｉ＝１，．．．Ｎであり、Ｎは生産システムにおける機械工具の数である）は、それが、事前設定されている生産プログラムを実行するようにそれぞれの機械工具１２．ｉを制御する。操作パネルコンピュータ１４．ｉは、リアルタイム対応ではない。特に、生産プログラムのためのエディタは、これらのコンピュータ上で実行される。生産プログラムの提供をもって、それは、それぞれの機械コントローラ１８．１又は１８．２に送信され、リアルタイムに実行される。
【００４４】
機械コントローラ１８．ｉは、一定の間隔ｔｊで測定データを記録し、これらをタイムスタンプと組み合わせ、それによって、測定結果Ｍｊ（ｔｊ）（ｊ＝１，２，．．．）をもたらす。機械工具監視デバイス１４．ｉは、それらが一定の間隔ｔｊで機械コントローラ１８．ｉから測定結果Ｍｊ（ｔｊ）（ｊ＝１，２，．．．）を読み取るように、それぞれの機械コントローラ１８．ｉと通信する。測定値Ｍｊは、１つ又はいくつかの駆動モータの出力ＬＳ、モータによって生み出されるトルクＭＡ，ｊ、又は電機子電流Ｉｊのような相関値を指し得る。
【００４５】
第１の機械工具１２．１は、好ましくは、加速度センサのような少なくとも１つのセンサ２０．１を有し、これは、工具筐体２２．１に配置されている。この実例となるケースでは、機械工具１２．１は、フライス盤を指し、カッター２４．１は、工具筐体２２．１に固定されている。
【００４６】
全ての機械工具１２．ｉが同じ機械加工時間を有することを確実にするために、これは、機械工具監視デバイス１４．ｉが一定の間隔でネットワーク時間を検出し、ここで、このネットワーク時間は、例えばデータバス２６によって送信される、このネットワーク時間を機械コントローラ１８．ｉに送信する場合、有利である。しかしながら、機械工具１２．ｉの加工時間が互いに異なる可能性もある。代替的に、厳密にはより複雑であるが、機械工具監視デバイス１４は、絶対時間ｔａ，ｊを測定するクロックを有する。
【００４７】
機械工具監視デバイス１４．ｉは、データバス２６を用いて評価ユニット２８に接続されている。評価ユニット２８と機械工具１２．ｉとの間の距離は、好ましくは、少なくとも１０メートルであり、特に評価ユニット２８は、機械工具１２．１のコントローラとは異なる制御キャビネットに配置されている。評価ユニット２８がインターフェース３０を介してインターネットに接続されることが可能であり、そのような好ましい実施形態を表す。換言すると、評価ユニット２８は、ＨＴＭＬ又はＸＭＬフォーマットで通信するように構成される。
【００４８】
評価ユニット２８は、測定データＭｉ，ｊ＝Ｍｉ，ｊ（ｔＭｉ，ｊ）を検出し、これらは、それぞれのタイムスタンプｔＭｉ，ｊ、すなわち第ｉの機械工具のそれぞれの第ｊの機械加工時間Ｍｉ、と共に提供される。
【００４９】
各機械工具１２．ｉについて、測定データＭｉ，ｊの個々の評価は、評価ユニット２８上で実行され、特に、測定データＭｉ，ｊを評価する個々のプログラムが実行される。特に、評価ユニット２８は、記録されている測定データＭについて閾値ＭＳ又はターゲット値ＭＳｏｌｌを算出するように設計される。例えば、送り軸の駆動トルクＭＡが検出される場合、閾値ＭＳが閾値駆動トルクＭＳ，Ａｒｍの形式で算出される。次いで、この閾値ＭＳは、データバス２６を介して機械工具監視デバイス１４．１に送り戻される。
【００５０】
閾値ＭＳは、この閾値ＭＳを超えたときにアクションをトリガするコマンドになるために、機械工具監視デバイス１４．１又は機械コントローラ１８．１中の、事前設定されている生コマンドで完成するパラメータを指す。例えば、処理速度値とも呼ばれ得るオーバライド値Ａは、閾値ＭＳがｘ％超えたとき、ａｘ％ポイント低減される。パラメータａは利得係数である。
【００５１】
代替的に又は追加的に、評価ユニット２８は、ターゲットモータトルクＭＳｏｌｌ及び利得係数ａのようなターゲット値を算出する。機械工具監視デバイス１４又は機械コントローラ１８は、監視プログラムにこれら２つのパラメータを入力し、処理速度の値をＡ＝１００％＋ａ．（ＭＳ−Ｍｊ（ｔ））／ＭＳとして算出する。
【００５２】
機械工具監視デバイス１４は、一定の定間隔で、例えば毎秒１回、テストメッセージを評価ユニット２８に送る。次いで、評価ユニット２８は、制御情報をそれに送り戻す。次いで、機械工具監視デバイス１４．１は、反応時間τを特定し、反応時間τが、事前設定されている閾値τｓを１回又は数回上回る場合、機械工具監視デバイス１４は、処理速度値Ａを、事前設定されている最大処理速度値Ａｍａｘに、例えば１００％に、低減する。換言すると、この処理速度値Ａは、Ａｍａｘより小さいが、Ａｍａｘを超えることはないと考えられる。これは、機械工具監視デバイス１４．１が、機械工具を、それを危険さらし得る状態にしないことを確実にする。
【００５３】
好ましい実施形態によれば、機械コントローラ１８．ｉは、閾値τｓを超えた合に、生産プログラムが安全モードで実行されるようにプログラミングされる。現在の監視プログラムの実行が継続するように、オペレータが、この安全モードでオーバライド値を設定及び／又は決定することが可能である。代替的に又は追加的に、機械工具を停止することができ、これは、生産が中断することを意味する。
【００５４】
図２は、評価ユニット２８が、リアルタイム対応ではないか又はリアルタイムで動作されないデータバス２６を介して機械コントローラ１８．ｉに接続されていなことを概略的に示す。当然ながら、生産システム１０の機械工具１２の全て又は１つの部分だけが評価ユニット２８に接続されることは可能である。機械工具監視デバイス１４．ｉは、それぞれの機械コントローラ１８．ｉがデータバスインターフェースを備える場合、必須ではない。評価ユニット２８は、好ましくは、機械コントローラ１８．ｉから物理的に離れている。
【００５５】
データバス２６は、例えば、ＩＥＣ６１１５８に従ったフィールドバス又はリアルタイム非対応のイーサネット（登録商標）バスであり得る。
【００５６】
図３は、機械コントローラ１８に接続されている第１のインターフェース３２を有し、かつ、操作パネルコンピュータから離れるように設計されている、本発明に係る機械工具監視デバイス１４を概略的に描写している。機械工具監視デバイス１４は、第１のインターフェース３２を介して機械コントローラ１８から測定データＭを読み取り、それらをタイムスタンプと共に提供し、それらを評価ユニット２８に連続して送る。
【００５７】
機械工具監視デバイス１４はまた、第２のインターフェース３４を有し、それを用いて評価ユニット２８に接続されている。監視プログラムは、機械コントローラ１８にコマンドを与える能力がある機械工具監視デバイス１４上で実行される。評価ユニット２８からのコマンドは、監視プログラムへと入力され、実行される。例えば、評価ユニット２８は、スピンドル３６に作用するスピンドルトルクの形式で、スピンドルパラメータの最大値及び最小値を連続して算出する。特定された測定値Ｍが最大値を超える場合、機械工具監視デバイス１４は、生産プログラムが行われる処理速度を下げるように機械コントローラを制御する。スピンドルトルクは、結果として低減する。この処理速度の低減は、ゼロまで低下し得、それによって、処理を停止する。
【００５８】
評価ユニット２８によって送られるコマンドが、機械工具１２の機械軸のうちの１つに作用する最大の力をエンコードすることも可能であるが必須ではない。これは、例えば、駆動モータの電機子電流により決定され得る。
【００５９】
図３に示されるように、生産システム１０は２つ以上の機械工具１２を備え得るが、１つの評価ユニット２８しか必要としないため、機械工具を監視するのに必要とされる設備投資額が減少する。
【符号の説明】
【００６０】
１０      生産システム
１２      機械工具
１４      機械工具監視デバイス、操作パネルコンピュータ
１６      データ接続
１８      機械コントローラ
２０      センサ
２２      工具筐体
２４      カッター
２６      データバス
２８      評価ユニット
３０      インターフェース
３２      第１のインターフェース
３４      第２のインターフェース
３６      スピンドル
Ａ      処理速度値（＝オーバライド値）
ａ      利得係数
ｉ      実行インデックス（機械工具の番号）
ｊ      実行インデックス（時間の番号）
Ｍ      測定データ
ＭＡ      駆動トルク
ＭＳ      閾値
Ｎ      機械工具の数
ｔＭ      機械加工時間
ｔａ      絶対時間
τ      反応時間
【図１】
2019526856.tif 000003
【図２】
2019526856.tif 000004
【図３】
2019526856.tif 000005
【国際調査報告】
2019526856.tif 000006
2019526856.tif 000007
2019526856.tif 000008
2019526856.tif 000009